墩身脚手架安全检算

墩身脚手架安全检算
1.1 脚手架计算参数
1.1.1 脚手架参数
1、双排脚手架搭设高度为20.0 米，立杆采用单立管；
2、搭设尺寸为：立杆的纵距为1.50米，立杆的横距为1.05米，大小横杆的步距为1.80 米；
3、内排架距离墙长度为0.60米；
4、大横杆在上，搭接在小横杆上的大横杆根数为2 根；
5、脚手架沿墙纵向长度为10 米；
6、采用的钢管类型为Φ48×3.5；
7、横杆与立杆连接方式为双扣件；取扣件抗滑承载力系数为0.80。

1.1.2 活荷载参数
施工均布活荷载标准值：3.0 kN/m2；脚手架用途：结构脚手架；同时施工层数：2 层。

1.1.3 风荷载参数
1、本工程地处山东省莱阳市，基本风压为0.3 kN/m2；
2、风荷载高度变化系数μz为0.84，风荷载体型系数μs为0.65，脚手架计算中考虑风荷载作用。

1.1.4 静荷载参数
1、每米立杆承受的结构自重标准值(kN/m2)：0.1248；
2、脚手板自重标准值(kN/m2)：0.350；
3、栏杆挡脚板自重标准值(kN/m2)：0.110；
4、安全设施与安全网(kN/m2)：0.005；
5、脚手板铺设层数：4；
6、脚手板类别：竹串片脚手板；
7、栏杆挡板类别：栏杆；
8、每米脚手架钢管自重标准值(kN/m2)：0.038。

1.2 大横杆的计算:
1.2.1 均布荷载值计算
大横杆的自重标准值：P1=0.038 kN/m ；
脚手板的自重标准值：P2=0.350×1.050/(2+1)=0.123 kN/m ；
活荷载标准值：Q=3.000×1.050/(2+1)=1.050 kN/m；
静荷载的设计值：q1=1.2×0.038+1.5×0.123=0.23kN/m；
活荷载的设计值：q2=1.4×1.050=1.470 kN/m；
图3.1-1 大横杆设计荷载组合简图(跨中最大弯矩和跨中最大挠度
图3.1-2 大横杆设计荷载组合简图(支座最大弯矩)
1.2.2 强度验算
跨中和支座最大弯距分别按图3.1-1、图3.1-2组合。

跨中最大弯距计算公式如下：
跨中最大弯距为M1max=0.08×0.23×1.5002+0.10×1.470×1.5002 =0.372kN.m；
支座最大弯距计算公式如下：
支座最大弯距为M2max= -0.10×0.23×1.5002-0.117×1.470×1.5002 =-0.439 kN.m；
选择支座弯矩和跨中弯矩的最大值进行强度验算：
σ=Max(0.372×106,0.439×106)/5080.0=86.417 N/mm2；
大横杆的最大弯曲应力为σ= 86.417 N/mm2 小于大横杆的抗压强度设计值[f]=205.0 N/mm2，满足要求！
1.2.3 挠度验算
最大挠度考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的挠度。

计算公式如下：
其中：
静荷载标准值: q1= P1+P2=0.038+0.123=0.161 kN/m；
活荷载标准值: q2= Q =1.050 kN/m；
最大挠度计算值为：
V= 0.677×0.161×1500.04/(100×2.06×105×121900.0)+0.990×1.050×1500.04/(100×2.06×105×121900.0) = 2.314mm；
大横杆的最大挠度2.314 mm 小于大横杆的最大容许挠度1500.0/150 mm，满足要求！
1.3 小横杆的计算
根据JGJ130-2001第5.2.4条规定，小横杆按照简支梁进行强度和挠度计算，大横杆在小横杆的上面。

用大横杆支座的最大反力计算值作为小横杆集中荷载，在最不利荷载布置下计算小横杆的最大弯矩和变形。

1.3.1 荷载值计算
大横杆的自重标准值：p1= 0.038×1.500 = 0.058kN；
脚手板的自重标准值：P2=0.350×1.050×1.500/(2+1)=0.184kN；
活荷载标准值：Q=3.000×1.050×1.500/(2+1) =1.575kN；
集中荷载的设计值: P=1.5×(0.046+0.147)+1.4×1.26 =2.054 kN；
图3.1-3 小横杆计算简图
1.3.2 强度验算
最大弯矩考虑为小横杆自重均布荷载与大横杆传递荷载的标准值最不利分配的弯矩和均布荷载最大弯矩计算公式如下：
Mqmax = 1.5×0.038×1.0502/8 = 0.008 kN.m；
集中荷载最大弯矩计算公式如下：
Mpmax = 2.054×1.050/3 =0.719 kN.m ；
最大弯矩M= Mqmax + Mpmax = 0.727 kN.m；
最大应力计算值σ = M / W = 0.727×106/5080.000=143.11N/mm2 ；
小横杆的最大应力计算值σ =143.11N/mm2小于小横杆的抗压强度设计值205.000N/mm2，满足要求！
1.3.3 挠度验算
最大挠度考虑为小横杆自重均布荷载与大横杆传递荷载的设计值最不利分配的挠度和小横杆自重均布荷载引起的最大挠度计算公式如下：
Vqmax=5×0.038×1050.04/(384×2.060×105×121900.000) = 0.024 mm ；
大横杆传递荷载P = p1 + p2 + Q = 0.058+0.184+1.575 = 1.816 kN；
集中荷载标准值最不利分配引起的最大挠度计算公式如下:
Vpmax = 1816.350×1050.0×(3×1050.02-4×1050.02/9 ) /(72×2.060×105
×121900.0) = 2.972 mm；
最大挠度和V = Vqmax + Vpmax = 0.024+2.972 = 2.996 mm；
小横杆的最大挠度和2.996 mm小于小横杆的最大容许挠度1050.000/150=7.000与10 mm，满足要求！
1.4 扣件抗滑力的计算
按照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范培训讲座》刘群主编，P96页，双扣件
承载力设计值取16.00kN，按照扣件抗滑承载力系数0.80，该工程实际的旋转双扣件承载力取值为12.80kN 。

纵向或横向水平杆与立杆连接时，扣件的抗滑承载力按照下式计算(规范5.2.5)：
R ≤Rc
其中Rc -- 扣件抗滑承载力设计值，取12.80 kN；
R -- 纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值；
大横杆的自重标准值：P1 = 0.038×1.500×2/2=0.057kN；
小横杆的自重标准值：P2 = 0.038×1.050=0.040 kN；
脚手板的自重标准值：P3 = 0.350×1.050×1.500/2=0.221 kN；
活荷载标准值：Q = 3.000×1.050×1.500/2 =2.36 kN；
荷载的设计值：R=1.5×(0.040+0.276)+1.4×2.363=3.782 kN；
R < 12.80 kN,所以双扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!
1.5 脚手架立杆荷载计算
作用于脚手架的荷载包括静荷载、活荷载和风荷载。

静荷载标准值包括以下内容：
1、每米立杆承受的结构自重标准值(kN)，为0.1248。

NG1 = [0.1248+(1.50×2/2+1.50×2)×0.038/1.80]×20.00 = 4.396；
2、脚手板的自重标准值(kN/m2)；采用竹串片脚手板，标准值为0.35。

NG2= 0.350×4×1.500×(1.050+0.3)/2 = 1.418 kN；
3、栏杆与挡脚手板自重标准值(kN/m)；采用栏杆、冲压钢脚手板挡板，标准值为0.11。

NG3 = 0.110×4×1.500/2 = 0.33 kN；
4、吊挂的安全设施荷载，包括安全网(kN/m2)；0.005
NG4 = 0.005×1.500×20.000 = 0.150 kN；
经计算得到，静荷载标准值
NG =NG1+NG2+NG3+NG4 =6.294 kN；
活荷载为施工荷载标准值产生的轴向力总和，内、外立杆按一纵距内施工荷载总和的1/2取值。

经计算得到，活荷载标准值
NQ= 3.000×1.050×1.500×2/2 = 4.725kN；
风荷载标准值按照以下公式计算
其中Wo -- 基本风压(kN/m2)，按照《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)的规定采用：Wo = 0.30 kN/m2；
Uz -- 风荷载高度变化系数，按照《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)的规定采用：Uz= 0.840 ；
Us -- 风荷载体型系数：取值为0.649；
经计算得到，风荷载标准值
Wk = 0.7 ×0.30×0.840×0.649 = 0.114 kN/m2；
不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式
N = 1.2NG+1.4NQ= 1.2×6.294+ 1.4×4.725= 14.169 kN；
考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为
N = 1.2 NG+0.85×1.4NQ = 1.2×6.294+ 0.85×1.4×4.725= 13.176 kN；
风荷载设计值产生的立杆段弯矩MW 为
Mw = 0.85 ×1.4WkLah2/10 =0.850×1.4×0.114×1.500×1.8002/10 = 0.066kN.m.
1.6 立杆的稳定性计算:
不组合风荷载时，立杆的稳定性计算公式为：
立杆的轴向压力设计值：N =14.169kN；
计算立杆的截面回转半径：i = 1.58 cm；
计算长度附加系数参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》表5.3.3得：k = 1.155 ；
计算长度系数参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》表5.3.3得：μ = 1.500 ；计算长度，由公式lo = kμh 确定：l0 = 3.119 m；
长细比Lo/i = 197.000 ；
轴心受压立杆的稳定系数φ，由长细比lo/i 的计算结果查表得到：φ= 0.186 ；
立杆净截面面积：A = 4.89 cm2；
立杆净截面模量(抵抗矩) ：W = 5.08 cm3；
钢管立杆抗压强度设计值：[f] =205.000 N/mm2；
σ = 14169.000/(0.186×489.000)=155.782N/mm2；
立杆稳定性计算σ = 155.782N/mm2 小于立杆的抗压强度设计值[f] = 205.000 N/mm2，满足要求！
考虑风荷载时，立杆的稳定性计算公式
立杆的轴心压力设计值：N =13.176 kN；
计算立杆的截面回转半径：i = 1.58 cm；
计算长度附加系数参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》表5.3.3得：k = 1.155 ；
计算长度系数参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》表5.3.3得：μ = 1.500 ；计算长度，由公式l0 = kuh 确定：l0 = 3.119 m；
长细比：L0/i = 197.000 ；
轴心受压立杆的稳定系数φ，由长细比lo/i 的结果查表得到：φ= 0.186
立杆净截面面积：A = 4.89 cm2；
立杆净截面模量(抵抗矩) ：W = 5.08 cm3；
钢管立杆抗压强度设计值：[f] =205.000 N/mm2；
σ =13176.000/(0.186×489.000)+66.000/5080.000 = 144.877 N/mm2；
立杆稳定性计算σ =144.877 N/mm2 小于立杆的抗压强度设计值[f] = 205.000 N/mm2，满足要求！。